Grijaći kablovi: vrste i primjene

Grijaći kablovi - posebna vrsta kablovskih proizvoda koji pretvaraju električnu energiju u toplinu za grijanje i obavljaju funkciju prijemnika električne energije, a ne dalekovoda. Grijaći kabeli značajno se razlikuju od običnih kablova i žica, čija je svrha prijenos električne energije s najmanjim gubitkom i laganim padom napona preko duljine vodova (obično ne više od 5%).

Grijaći kabel koristi se kao dijelovi grijanja, tj. segmente određene duljine, a pri toj duljini dolazi do potpunog pada primijenjenog napona. Stoga bi grijaći dio trebalo smatrati konvencionalnim prijemnikom električne energije (kao jednom od vrsta električnih grijaćih elemenata).

Duljina dijelova grijanja kabela obično se kreće od nekoliko metara do nekoliko stotina metara.

Negativno za uobičajene kablove, efekt rasipanja dijela prenesene energije u obliku topline koristi se kao koristan u grijaćim kablovima. Štoviše, pretvaranje električne energije u toplinu događa se na najoptimalniji i najekonomičniji način. Pretvorba je potpuna, tiha, bez korištenja dodatnih tvari (goriva, oksidansa).

Grijaći kablovi imaju prilično razvijen raspon i koriste se u širokom rasponu instalacija i uređaja. No oni se ipak odnose na osebujne kablovske proizvode i u literaturi praktički ne postoje radovi na dizajnu, proračunu i uporabi grijaćih kabela.

Vrste kablova prema shemi rasipanja topline

Otporni linearni - kablovi za grijanje u kojima se oslobađa toplina zbog Joule-Lenz efekta kada električna struja prolazi kroz grijaću jezgru. Kabel je konstruiran na takav način da se u grijanoj jezgri dogodi potpuni pad napona, ali kabeli se ne pregrijavaju iznad dopuštenih vrijednosti.

Duljina grijaćeg dijela obično je od nekoliko do stotina metara. Kabeli ove vrste mogu imati jednu, dvije ili više paralelnih grijaćih jezgara koje imaju linearni ili spiralni oblik. Samovoljno rezanje kabela duž duljine je neprihvatljivo.

Toplinska snaga otporničkih linearnih kabela lagano se smanjuje tijekom zagrijavanja, a veličina promjene ovisi o vrijednosti temperaturnog koeficijenta otpora materijala grijaće jezgre. Najmanje promjene otpornosti primijećene su u slitinama visokog otpora (TKr + 0,0001), a najveće u bakru (TKr + 0,004)

Otporna zona grijaći se kabeli u principu ne razlikuju od prethodnih, ali se bitno razlikuju u njihovom dizajnu. Sadrže dva paralelno izolirana vodiča.

Izolacija vodljivih vodiča povremeno je nalazila "prozore" udaljene jedni od drugih s određenim korakom (obično oko 1 m). Na ove dvije jezgre nanosi se tanka žičana zavojnica od visoko otporne legure.

U "prozorima" se spirala zatvara na vodljivim žicama, kao rezultat, kabel predstavlja skup otpora (otpornika) spojenih paralelno s vodljivim žicama. Na svakom od njih postoji potpuni pad primijenjenog napona. Zonski kabel prikladan je jer se može rezati bilo gdje. Minimalna duljina grijaćeg dijela je 1,5 - 2 m.

Maksimalna duljina određena je presjekom vodljivih vodiča i linearnom snagom.Budući da je grijaći element kabela otporničke zone izrađen od legura visoke otpornosti, njihova snaga praktički nije ovisna o temperaturi, pa ih se naziva i kablovima za konstantno napajanje.

Samoregulirajući kabeli imaju dizajn djelomično sličan dizajnu otporničkih zona. Sadrže i dva paralelna vodiča, ali ne i izolirana. Provodnici su ili zatvoreni u polimeru provodljivu matricu, ili povezani preko spiralnih polimernih provodnih navoja.

Učinak samoregulacije postiže se zbog činjenice da gorivni element kabela, izrađen od polimernog vodljivog materijala, značajno povećava njegovu otpornost pri zagrijavanju. Tcr vrijednost vodljivog polimera doseže 0,05-0,075, tj. 12-18 puta više od one bakra.

Induktivni grijaći kabeli oni u svom dizajnu sadrže feromagnetske elemente, a vodljivi izolirani vodiči postavljeni su oko feromagnetskih elemenata u obliku namota koji inducira izmjenični magnetski tok u jezgri. Učinak oslobađanja topline postiže se kako zbog otpornih gubitaka u namotu, tako i zbog otpornih gubitaka u jezgri koji proizlaze iz inducirane struje.

Omjer tih i drugih gubitaka određuje se dizajnom kabela. Gubici u jezgri mogu biti 80-20% ukupnog gubitka kabela. U prvom su slučaju gubici namota mali i malo se zagrijavaju zbog vlastitih gubitaka, što omogućava dobivanje znatno veće linearne snage u odnosu na otporničke kabele.

Način grijanja cjevovoda pomoću „efekta KOŽE“ se također može smatrati jednom od mogućnosti induktivnog kabela. U ovom slučaju ulogu indukcijskog namota igra izolirana jezgra velikog presjeka, a ulogu induktora je čelična cijev u kojoj se nalazi ta jezgra. Zbog inducirane vrtložne struje, toplina se stvara i u jezgri i u cijevi.

Primjene za grijanje kabela

Uređaji koji koriste grijaće kablove mogu se dramatično razlikovati u veličini, radnoj temperaturi i izlaznoj toplini. Stoga je raspon primjena grijaćih kabela vrlo širok.

Grijana odjeća, deke, prostirke - električne deke i pokrivače, jastučići za grijanje, grijana sjedala, grijana odjeća i obuća. U pravilu imaju malu snagu (10 - 50 W) i radnu temperaturu koja je sigurna za ljude, tj. ne viša od 50 ° C. U ovu skupinu mogu biti grijači za kućanstvo male snage: grijači za bebu hrane, odmrzivači za hladnjake koji koriste grijaće kabele.

Sustavi grijanja u sobi - u njima se grijaći kabeli koriste kao gorivni element, manje ili više ravnomjerno raspoređeni po površini prostorije. Ako je potrebno, kablovi se mogu montirati na zidove i na strop. Najbolja opcija za ugradnju kabela u smislu prijenosa topline, skladištenja topline, sigurnosti i sigurnosti je ugradnja kabela u debljini cementnog estriha položenog pod ukrasnom podnom oblogom.

Temperatura na zagrijanoj površini obično je 22 - 26 ° C, ali može doseći i 35 ° C. Specifična snaga sustava podnog grijanja varira u rasponu od 70-150 W / m². Sustavi skladištenja imaju snagu do 200 W / m². Ukupna snaga sustava može imati vrlo široka ograničenja: od 100 vata do desetaka i stotina kilovata.

Sustavi odmrzavanja za pločnike, otvorene stepenice, rampe, Kao i u prethodnom slučaju, kablovi su položeni u debljini betonske baze. Ovi sustavi funkcioniraju samo u vrijeme kada snijeg pada na površinu tih objekata ili se formira led.

Specifična snaga sustava grijanja za otvorene površine varira u rasponu od 200-350 W / m². Ukupni kapacitet sustava kreće se od nekoliko do nekoliko desetaka stotina kilovata.

To također uključuje sustave protiv zaleđivanja za sportske objekte (nogometna igrališta, staze za trčanje, trkačke staze, teniski tereni), opasne dionice autocesta (usponi, silazi, oštri zavoji), piste. Specifična snaga grijanja ovih sustava može doseći 500W / m², a ukupna snaga - nekoliko megavata.

Sustavi za odmrzavanje krova služe za sprečavanje: ledenom začepljenju staza protoka vode, stvaranjem ledene kože i uklanjanju snijega i leda iz opasnih područja. Grijaći kablovi postavljaju se duž staza protoka vode, u odvodnim cijevima, nadstrešnicama, vodenim topovima, dolinama i čvorovima.

Grijaći kabeli koji se koriste u tim sustavima imaju u pravilu linearnu snagu od 25 ili više vata po metru. Ukupni kapacitet sustava ovisi o dizajnu i veličini krova određene zgrade i kreće se od 1-2 do nekoliko stotina kilovata.

Temperatura na površini sustava protiv zaleđivanja u nedostatku snijega i leda i pri negativnoj temperaturi okoline obično je +5 - 7 ° C. Tijekom topljenja snijega i leda, površinska temperatura je samo djelić stupnja viša od 0 ° C. Ako je temperatura okoline iznad + 5 ° C, sustavi protiv zaleđivanja isključuju se kao nepotrebni.

Sustavi grijanja za cjevovode i spremnike, Cijevni sustavi su dugi i razgranati, a grijaći kabeli su najprikladniji za njihovo grijanje. U praksi u pravilu postoje dvije vrste sustava grijanja - sprečavaju smrzavanje i održavanje temperature na cijevi iznad normalne (iznad + 20 ° C). Glavna svrha oba tipa sustava je nadoknaditi gubitak topline iz cijevi (ili spremnika) u okoliš.

Dijelovi grijanja su montirani na vrhu cijevi (spremnik) i zajedno su zatvoreni toplinskom izolacijom. Linearna snaga sustava grijanja cjevovoda obično je 10-60 W / m. Ukupni kapacitet sustava ovisi o duljini cjevovoda. Specifična snaga sustava grijanja u spremniku je 10-80 po 1 m². Grijana površina, a ukupna ovisi o veličini spremnika.

Svrha sustava za smrzavanje je spriječiti stvaranje ledenih čepova i puknuće cjevovoda, stoga je dovoljno održavati na cijevi + 5 ° C. Sustavi održavanja temperature mogu se jako razlikovati u odnosu na potrebnu temperaturu na cijevi (spremnik): +40 je dovoljno za transport ulja i mnogih vodenih otopina ° C, a za bitumen je potrebno 160-180 ° C.

Sustavi grijanja za tehnološku opremu Odlikuje ih široka raznolikost namjene, potrebne temperature, specifični kapaciteti i razvijaju se na temelju individualnog pristupa.